Гліссирующие обводи з великою кілеватостью днища (глибоке V) вже не один десяток років як визнані успішними і застосовуються не тільки на катерах і моторних човнах для туризму і відпочинку, але і для гоночних катерів. Ні у кого не викликають сумніву високі морехідні якості таких судів, їх здатність підтримувати на хвилюванні швидкість, вищу, ніж у катерів з традиційним плоским майже плоским днищем в кормі. Саме успіхи кількарічної давнини «глибокого V» в океанських гонках змусили переглянути погляди на обводи катерів взагалі: якщо в 60 роки килеватость днища у транця 3 ° вважалася нормальною, а 7 ° - надмірної, то зараз на глиссирующих човнах з потужними підвісними моторами кут кілеватості приймається рівним 13 - 25 ° і навіть більше.
Можна вважати вже усталеною таку класифікацію глиссирующих катерів в залежності від характеру обводів днища:
1) з «закрученим» днищем - корпус з загостреними ватерлінії і вузькими кілеватие шпангоутами в носі, з різко зменшується до корми кілеватостью - майже до плоского днища у транця;
2) моногедрон - корпус, який має постійний кут кілеватості робочої частини днища (від миделя до транця), рівний приблизно 15 °;
3) з обводами «глибоке V» - корпус з кілеватостью днища на транце 20 ° і більше, з постійним або змінним кутом кілеватості в робочій частині, з обов'язковим встановленням поздовжніх реданів.
Спочатку може здатися, що «глибоке V» володіє значно гіршим гідродинамічним якістю, ніж плоскодонне і навіть «закручене» днище. Однак досвід показує, що при певній досить високій швидкості «глибоке V» виявляється вигідніше обводів з «закрученим» днищем і моногедрон навіть на тихій воді. Ось що ще в кінці 60-х років з цього приводу писав відомий італійський конструктор гоночних катерів Ренато Леві:
- Успіхи катерів з «глибоким V» в ряді океанських гонок, що проходили при тихій погоді, спростували думку про більшу ефективність в таких умовах плоскодонних човнів. В цьому немає нічого дивного, тому що мова йде про порівняно високу швидкість, яка характеризується відношенням υ / √L ≤ 17. На такій швидкості плоский корпус швидко втрачає свої переваги, навіть якщо не брати до уваги хвилювання.
Розглянемо елементарну гідродинаміку порівнюваних корпусів. Гідродинамічна підйомна сила пропорційна швидкості, ефективної площі днища і куту атаки. Так як вага човна під час плавання залишається постійним, постійну величину повинна мати і підйомна сила. Значить, при підвищенні швидкості катера повинні зменшуватися робоча площа днища або кут атаки, або і те й інше одночасно. При цьому, щоб глиссирование було стійким, положення центру тиску води на днище щодо центра ваги катера повинно зберегтися незмінним.
У початковий період руху велика ефективна площа плоского днища виводить корпус на глиссирование швидше, з меншим кутом атаки і меншими витратами потужності, ніж «глибоке V». У міру зростання швидкості кут атаки обох корпусів зменшується, причому у плоскодонного корпусу це відбувається в більшій мірі, так як тут площа днища не може зменшуватися-змочена ширина днища залишається постійною. На гострих носових шпангоутах «закрученого» днища підйомна сила практично не створюється. Входячи в воду, вони лише збільшують змочену поверхню корпусу і опір човна, її рух стає нестійким як у вертикальній, так і в горизонтальній площині: катер починає дельфініровать і нишпорити. Неважко помітити на графіку, що опір катера зросте, тому що кут атаки стане менше оптимального.
Інша картина при підвищенні швидкості катера з обводами «глибоке V». Тут змочена поверхня в міру підйому корпусу з води зменшується, оскільки зменшується змочена ширина. Щоб компенсувати це зменшення ефективної площі, потрібно збільшити кут атаки, а це в свою чергу зменшує змочену довжину корпусу. В результаті опір корпусу з «глибоким V» нижче, човен йде стійко і з меншими витратами потужності двигуна, ніж плоскодонна. А ми ще не брали до уваги ефект зменшення змоченою поверхні і дифферента, що забезпечується на «глибокому V» поздовжніми реданом і бризгоотбойнікамі.
Призначення поздовжніх реданів, як відомо, - створювати підйомну силу при обтіканні їх косим потоком води, що виривається з-під днища. Три-чотири Реда на кожному борту служать своєрідними сходинками, на які «підіймається човен» у міру розвитку швидкості. Варіюючи довжину і розташування реданів, можна регулювати оптимальний кут атаки катери. Нагадаємо, що, крім того, Реда відсікають від обшивки бризгового пелену в носовій частині судна. Можливо, що на дуже високій швидкості катер з обводами «глибоке V» все ж матиме більшу змочену поверхню (пропорційну 1 / cos # 946;), ніж помірно кілеватие катер. Однак це буде компенсуватися більш вигідним кутом атаки і ненаголошених ходом на хвилі.
Порівняння катера з плоским днищем і з «глибоким V».
а - положення ходової ватерлінії; б - схема обтікання днища; в - розподіл гідродинамічного тиску на днище; г - теоретичний корпус; д - зворотне якість катера в залежності від кута атаки; е - схема дії сил ваги і підйомної.
1 - змочена поверхня днища; 2 - бризки; 3 - область інтенсивного бризгообразованія; 4 - середній батокси; а -кут атаки днища; D - вага катера; R - опір; υ - підйомна сила; Р - гідродинамічний тиск.
Якщо подивитися на діаграму розподілу гідродинамічного тиску по довжині катера (рис. В), то можна побачити, що у катера з плоским днищем є різко виражений пік тисків по лінії зустрічі корпусу з водою. Тому навіть невелика зміна дифферента, викликане, наприклад, дрібної хвилею, супроводжується різким переміщенням цього піку, з жорсткими ударами в днище. Гідродинамічний тиск на днище з великою кілеватостью розподіляється більш рівномірно, тому дрібна хвиля на катері з «глибоким V» практично не відчувається.
До інших позитивних властивостей катерів з обводами «глибоке V» Ренато Леві відносить стійкість на курсі при ході на хвилі, плавність качки, малий дрейф при циркуляції і, звичайно, порівняно невеликі ударні перевантаження при ході на хвилі з високою швидкістю.
У той же час кілеватие катери мають і ряд недоліків. На стоянці або на малому ходу такі катери дуже валки, схильні до хитавиці і чутливі до переміщення вантажу на борт. При бічному свіжому вітрі вони мають тенденцію зарисківать на вітер, причому чим більша швидкість, кут кілеватості і висота борту (особливо в носі), тим більше катер зарисківает. При одновальной установці на керованості катера більшою мірою позначається крутний момент від гвинта, з впливом якого доводиться боротися конструктивними заходами. «Глибоке V» повільно виходить на режим глиссирования. Але всі ці недоліки розглянутих обводів, повністю окупаються їх перевагами перед традиційними глиссирующих обводами.